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Development of Bio-Adhesive Device for Digital Transformation of Health Information

开发用于健康信息数字化转型的生物粘合装置

基本信息

批准号：
21H03815
负责人：
藤枝俊宣
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03815/
关键词：
エラストマー導電性インク生体計測機械学習デジタルトランスフォーメーション薄膜状デバイスフェニルボロン酸ハイドロゲル血糖値ネットワークアナライザ共振周波数近距離無線通信グルコースインクジェット印刷櫛型キャパシタインピーダンス高分子ナノ薄膜無線通信

项目摘要

本研究では、異種次元の材料と造形技術の融合を進めることで、電池不要で作動可能な無線通信式の生体貼付型バイオセンサの開発を目的とし、機械学習による周波数解析を通じて健康情報のデジタルトランスフォーメーション(DX)化を目指す。令和4年度の成果は以下のとおりである。グルコース添加時のフェニルボロン酸ハイドロゲル内部での静電容量の変化を評価するために、ネットワークアナライザを用いて、高血糖時のグルコース濃度条件下（216 mg/dL）における静電容量の変化率を測定した。その結果、グルコース添加後10分間で静電容量は約9%の変化を示した。続いて、本デバイスを用いた高血糖状態の即時的な検出とパッシブ型無線通信への応用可能性を検証するために、異なるグルコース濃度に対する共振周波数の応答をネットワークアナライザを用いて測定した。この時、近距離無線通信(NFC)用の読み取り機への情報伝送を想定し、初期の共振周波数をNFCの規格帯域である13.56 MHz周辺に設定した。PBS溶液中のグルコース濃度を0 mg/dLから高血糖状態における216 mg/dLへと変化させたところ、共振周波数が5分間で約-3%の変化を示した。また、グルコース濃度が高血糖時の濃度帯域に向かって上昇していくにつれて、共振周波数の変化率も大きくなることが明らかとなった。両者の関係を示す標準曲線が得られたことから、本デバイスが高血糖時のグルコース濃度を共振周波数の変化率に基づいて検出・定量可能であることが示唆された。さらに、高血糖状態のマウスから採取した血清を添加した際には、共振周波数が5分間で約-60%の変化を示した一方で、通常血糖状態・低血糖状態の血清に対してはほとんど応答しなかった。これらの結果より、本デバイスが高血糖状態を5分以内に検出するとともに、パッシブ型無線通信による信号伝送が可能であることが明らかとなった。

This study aims to advance the integration of heterogeneous materials and modeling technologies, to provide guidance for the development of battery-independent actuation, to facilitate the development of wireless communication systems, to facilitate cycle analysis, and to facilitate the transformation of health information into digital information (DX). The results of the fourth year are as follows: The change of electrostatic capacity in the case of addition of glucose and glucose was evaluated. The change rate of electrostatic capacity in the case of hyperglycemia was measured under the condition of concentration (216 mg/dL). As a result, the electrostatic capacity decreased by about 9% after 10 minutes of addition. The real-time detection of hyperglycemia in the medium and the medium of this application is based on the possibility of detecting the resonance frequency of the medium and the medium of this application. This time, the short range wireless communication (NFC) used in the acquisition of information transmission is determined, the initial resonance frequency and NFC specifications band is set to 13.56 MHz. The concentration of glucose in PBS solution changed from 0 mg/dL to 216 mg/dL, and the number of resonance cycles changed from about-3% to 5 minutes. When the concentration of blood glucose is high, the concentration range increases gradually, and the change rate of resonance frequency is large. The relationship between the two shows that the standard curve can be obtained by measuring the concentration of glucose in hyperglycemia, the change rate of resonance cycle number, and the quantitative possibility. When the serum is added, the resonance frequency is about-60% in 5 minutes. When the serum is added, the normal blood glucose state is about-60% in 5 minutes. The result of this is that the hyperglycemia is detected within 5 minutes, and the signal transmission is possible.

项目成果

期刊论文数量（66）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ナノシートエレクトロニクスの医療・ヘルスケア応用

纳米片电子器件的医疗和保健应用

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
野口研究所時報
影响因子：
0
作者：
Araki Haruka;Hagiwara Shota;Shinomiya Ryosuke;Momotake Atsuya;Kotani Hiroaki;Kojima Takahiko;Ochiai Takuro;Shimada Naohiko;Maruyama Atsushi;Yamamoto Yasuhiko;藤枝俊宣
通讯作者：
藤枝俊宣

生体接合型エレクトロニクスに向けたバイオセンシング素子の開発

生物共轭电子学生物传感元件的开发